주름 발생원리 규명되다

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구진에 의해 자연계에 존재하는 다양한 주름의 발생 원리를 물리학·생명공학적 입장에서 밝혀져 관심을 모으고 있다. 이번 연구 성과로 자연계에 존재하는 다양한 주름의 구조화, 패턴화를 이해할 수 있게 됐다.

국내 연구진이 로마신화에 나오는 야누스의 두 얼굴에서 착안한 고분자 나노벽(Janus Nanowalls)을 구현해 자연계에 존재하는 주름을 모방하는데 성공했다. 자연계에는 여러 종류의 주름(Wrinkle)이 존재한다. 동·식물은 피부가 노화되면서 주름이 생기는 것이 가장 대표적이다.

필름이 아주 얇을 경우(박막) 표면적이 증가 될 때 주름이 생기기도 한다. 김치를 유심히 살펴보면 배춧잎은 가운데 부분이 두껍고 단단하지만 가장자리 부분은 유연하며, 얇고 많은 주름이 잡혀 있다. 이러한 주름현상은 최근 활발히 연구되고 있는 구겨지는 플렉시블 디스플레이(또는 소자)에서도 흔히 나타난다.

지금까지 박막의 주름연구는 막의 두께가 매우 얇은 경우(예, 나노크기) 단단한 기판 위에 붙어있지 않으면 자유자재로 다루기에 매우 힘들었다. 원하는 조건에서 마음대로 생기는 주름의 크기와 높이를 정확히 측정하는 것은 거의 불가능했다. 주름의 메커니즘도 복잡해 주름을 직접 만들거나 이론적으로 해석하는 것은 더욱 어려웠다.

연구팀은 얇은 막 위에 주름을 만들기 위해 반도체 공정으로 나노미터(10억분의 1미터) 크기의 얇은 벽(Nanowalls)을 제작하고, 이 틀을 이용해 바닥에 고정시킨 고분자 나노벽(100~300나노미터 폭, 1.5마이크로미터 이상 높이)을 구축했다. 이후 고분자 나노벽의 한 쪽에만 알루미늄을 코팅해 이른바 '야누스 나노벽(Janus Nanowalls)'을 구현하는데 성공했다.

이번 연구에 참여한 서울대 차국헌 교수는 "전 세계 연구자들이 오랫동안 연구해왔던 자연계에 존재하는 다양한 주름의 구조화, 패턴화를 이해하는데 기여하고 주름이라는 자연발생적 구조물을 파악하고 직접 제어해 연꽃잎의 초소수성(물과 친하지 않는 성질) 등 생체 및 자연계 모방기술 발전에 새로운 가능성을 열었다"고 연구의의를 밝혔다.

연구팀에는 차 교수(54)를 비롯해 서강대 이원보 교수(39) 및 서울과학기술대 윤현식 교수(39)가 주도했다. 이번 논문은 재료 및 응용분야의 권위 있는 학술지인 'Advanced Functional Materials'지 최신호(9월 11일자)에 내부표지논문으로 선정됐다.

정종오 기자 ikokid@